I cilindri idraulici sono diventati il cuore delle macchine per impieghi gravosi. Dai bulldozer alle gru, questi cilindri svolgono un ruolo fondamentale. Tuttavia, conoscere l'esatta pressione che un cilindro idraulico può offrire è fondamentale. Questo ci porta a scrivere un articolo su come calcolare la pressione dei cilindri idraulici.
I cilindri idraulici possono avere diversi valori di pressione. Ad esempio, i cilindri piccoli utilizzano meno fluido idraulico. Pertanto, esercitano una pressione minore sul pistone e viceversa. Le macchine per impieghi gravosi sono costituite da cilindri che offrono una pressione elevata. In questo articolo vi illustrerò il calcolo della pressione dei cilindri idraulici.
Che cos'è la pressione del cilindro idraulico?
I cilindri utilizzano il fluido idraulico per il loro lavoro. Questo fluido esercita una pressione all'interno dei cilindri che spinge il pistone. La pressione esercitata dal fluido all'interno del cilindro è chiamata pressione del cilindro idraulico. L'intero sistema idraulico si basa su questa pressione.
I sistemi idraulici sono costituiti principalmente da cilindri, pistoni e fluido. Il fluido entra nei cilindri e lo stelo del pistone si trova all'interno del cilindro. Il fluido esercita una pressione sulla superficie del pistone, facendo muovere il pistone contro la pressione del fluido.
Lo stelo del pistone si estende verso l'esterno e svolge un compito specifico. Può fare qualsiasi cosa, come sollevare, tirare o premere. L'intero lavoro si basa quindi sulla pressione del fluido idraulico. Ma quanta pressione offre il fluido all'interno del cilindro idraulico? Conoscere questa pressione è fondamentale in molti casi. Vi spiego perché.
Una volta conosciuta la pressione, è possibile utilizzare la bombola corretta. Ad esempio, se si devono effettuare lavori pesanti, si deve utilizzare una pressione elevata. Inoltre, l'utilizzo di un cilindro con una pressione minima per sollevare carichi pesanti può essere disastroso. Il cilindro non fornirà la potenza sufficiente per sollevare l'oggetto. Nella prossima sezione, tratterò il metodo di calcolo.
Come calcolare la pressione del cilindro idraulico?
Il sistema idraulico funziona in base alla Legge di Pascal. Questa legge afferma che la pressione applicata a un fluido confinato si trasmette in tutte le direzioni in modo uniforme. In un cilindro, la pressione applicata al fluido si trasmette in modo uniforme su tutta la superficie del pistone. Secondo la Legge di Pascal:
Forza = Pressione (P) × Area (A)
Possiamo anche riorganizzare questa formula nel modo seguente:
P = F/A
Ciò significa che la pressione sarà uguale alla forza per unità di superficie del pistone. Ora dobbiamo trovare due parametri. Il primo è la forza che il cilindro idraulico esercita (fluido) sul pistone. Il secondo è la superficie del pistone, che riceve la forza dai cilindri.
1- Forza
Conoscere la forza che il cilindro esercita sul pistone è fondamentale. Perché? Perché è un fattore importante che ci aiuta a determinare la pressione esatta. È necessario stimare la forza che si desidera far esercitare al cilindro idraulico. Essa può variare a seconda del compito da svolgere. Se le macchine devono sollevare materiale pesante, la forza sarà maggiore e viceversa. Ipotizziamo un caso. È necessario sollevare un oggetto del peso di 600 libbre. Avremo bisogno di una forza di 600 libbre per completare questo compito di sollevamento.
2- Area
Per trovare la pressione del cilindro idraulico è necessaria anche la superficie del pistone. Come detto in precedenza, il fluido idraulico esercita una pressione sulla superficie del pistone. Il pistone sente una pressione uguale su tutta la superficie. Ricordiamo che la superficie di un pistone può avere forme diverse. Se la superficie è circolare, ecco la formula per trovare l'area superficiale:
Area = π × (Diametro ÷ 2)²
Utilizzando questa formula, è possibile trovare l'area del pistone. In genere, i cilindri sono dotati di un'etichetta in cui è riportata l'area del pistone. Ma nel caso in cui non vi sia alcuna informazione, è possibile trovarla utilizzando questa formula. Per ora, supponiamo che il diametro del pistone sia di 4 pollici.
Area = 3,14 × (4 ÷ 2)² = 12,57 pollici quadrati
Calcolo della pressione del cilindro idraulico
I cilindri idraulici funzionano secondo il principio della legge di Pascal. In base a questa,
Forza = Pressione (P) × Area (A)
Riordinando, si ottiene la formula seguente
Pressione (P) = Forza ÷ Area (A)
Ora, mettiamo il valore della forza e dell'area che abbiamo già trovato nella sezione precedente.
Pressione (P) = 600 ÷ 12,57 = 47,73 PSI
Questo cilindro eserciterebbe una pressione di 47 PSI sulla superficie del pistone. In questo articolo ho utilizzato valori presunti, ma è possibile ricavarli utilizzando quelli corretti. Tenete presente che i valori della forza e dell'area varieranno. Perché? Perché dipendono dall'applicazione specifica e dalle caratteristiche del cilindro idraulico.
Domande frequenti
Come si calcola la pressione del cilindro idraulico?
Il calcolo della pressione del cilindro idraulico è semplice. Funziona secondo la legge di Pascal. Ecco la formula per trovare la pressione:
P = F/A
P rappresenta la pressione, F la forza e A la superficie. È possibile utilizzare questi valori per trovare la pressione esatta del cilindro idraulico.
Che cos'è la Legge di Pascal e come si applica ai cilindri idraulici?
La legge di Pascal afferma che la pressione su un fluido confinato si distribuisce o trasmette in modo uguale in tutte le direzioni. I cilindri idraulici funzionano secondo questo principio. Ad esempio, quando il fluido applica una forza alla superficie del pistone, la pressione viene distribuita in modo uniforme. Tutte le superfici sentono la stessa pressione. Di conseguenza, lo stelo del pistone si muove e svolge il compito specifico.
Quali fattori influenzano la pressione di un cilindro idraulico?
La superficie e la forza del pistone sono due fattori significativi. Tuttavia, anche il tipo di fluido idraulico utilizzato nei cilindri influisce sulla pressione del cilindro.
Cosa succede se una bombola a bassa pressione viene utilizzata per carichi pesanti?
I cilindri a bassa pressione non sono adatti a carichi pesanti. Se li si usa, l'intero sistema idraulico può guastarsi. Si consiglia di utilizzare un cilindro con una pressione elevata nel caso in cui si lavori con carichi pesanti.
Conclusione
È fondamentale notare che sul mercato sono disponibili diversi cilindri idraulici. Alcuni sono piccoli ed esercitano una pressione minore sul pistone. Al contrario, i cilindri più potenti sono utilizzati anche per le macchine per impieghi gravosi. Possono esercitare una pressione estrema e sollevare o tirare facilmente carichi pesanti. La scelta di un cilindro con la pressione corretta è fondamentale.
In questo articolo spiego il calcolo per trovare la pressione dei cilindri idraulici. Lo scopo dell'articolo è quello di aiutarvi a comprendere facilmente calcoli complessi. In breve, per trovare la pressione è necessario conoscere la superficie del pistone e la forza. La scienza dei cilindri idraulici si basa sulla Legge di Pascal. Una volta letta, non avrete più alcuna confusione.